罗开艳

(1.贵州省煤层气页岩气工程技术研究中心，贵州 贵阳 550008；2.贵州省煤田地质局实验室，贵州 贵阳 550008)



中国非常规天然气技术扩散模式及其产业政策分析

罗开艳1，2

(1.贵州省煤层气页岩气工程技术研究中心，贵州 贵阳 550008；2.贵州省煤田地质局实验室，贵州 贵阳 550008)

在分析传统的技术扩散模式及中国煤层气产业发展实际特征的基础上，本文提出非常规天然气产业中技术扩散的“地质效应”，即扩散源区与学习区的地质条件必须有一定程度的相似性，技术扩散才能有效产生。同时，受地质条件约束的创新技术扩散模式，往往会导致非常规天然气产业发展出现区域分化、总体规模受到限制、产能高度集中等不合理现象。最后，针对非常规天然气产业技术扩散及其导致的产业发展特征，提出了“分类扶持，动态调整”的产业政策。

非常规天然气；技术扩散；地质效应；产业区域分化

非常规天然气主要是指煤层气、页岩气、致密砂岩气等，与常规天然气储层差异显著，发展时间较晚，技术和开发经验尚未十分成熟的一类天然气资源。相对煤炭、石油而言，天然气更为洁净，是化石能源中最为低碳的能源。2000～2013年，我国天然气消费量从245×108m3增加至1676×108m3，年均增速高达16%，市场需求持续快速增长。而中国常规天然气资源有限，国内天然气占一次能源消费的比例到2014年也仅为6%，远低于全球平均24%的比例。中国天然气对外依存度较高，2014年达到32.2%。同时，中国非常规天然气可采资源量远大于常规天然气可采资源量，因此，积极促进中国非常规天然气产业的发展，对中国加快能源结构调整，保障能源安全具有重要意义。

目前，中国非常规天然气产业发展规模较小，速度较慢，面临众多技术和政策难题。科学分析非常规天然气产业中技术扩散及产业发展的特征，并在此基础上提出有助于产业发展的政策，对推动中国非常规天然气产业又好又快的发展，具有重要意义。

1 技术扩散与产业发展

非常规天然气产业是指生产开发非常规天然气的企业的组合。从产生到成长再到衰落的发展过程，被称为一个产业的生命周期，大体可以分为培育期、成长期、成熟期和衰落期四个基本阶段[1]。中国非常规天然气产业整体还处于培育期。技术创新与扩散是影响非常规天然气产业发展最核心的因素之一。例如，美国BHP公司的羽状多分支水平井技术极大地推动了圣胡安盆地煤层气的经济高效开发及产业发展，而正是关键技术(水平井和多段压裂技术)的出现与成功应用，催生了美国轰轰烈烈的页岩气革命。

美国经济学家斯通曼认为技术扩散是指一项新技术的广泛应用和推广。对于非常规天然气产业而言，技术扩散不仅是指创新技术发生转移，而且强调该项技术实现了更为广泛的应用，提高了技术学习区域的生产效率，对学习区域的产业发展产生了一定程度的推动作用。非常规天然气产业作为高新技术产业，其成长壮大受技术创新扩散的影响极大，但其技术创新扩散的模式又不同于一般的产业。

1.1 传统的技术扩散模式

技术空间扩散的模式是指创新技术从一个空间单元向另一个空间单元传播和转移的过程中所形成的空间效应[2]。技术创新扩散的空间单元根据研究对象的不同而有所不同，在非常规天然气产业，空间单元主要是指各个赋存一定可采资源量的矿区，矿区内的储层地质特征大体是相似的。传统的技术空间扩散模式主要有三大类。一类是扩展扩散模式，新技术从扩散源向四周呈放射状扩散，空间上具有连续性，主要适应于落后地区之间的空间扩散。这种模式反映出技术扩散具有显著的“近邻效应”，即空间距离是影响技术创新扩散效果的主要因素，距离创新中心越远，技术扩散的强度就越弱。第二类是等级扩散模式，主要是指产业技术创新由高等级中心向低等级区域的扩散。强调决定技术创新扩散方向和速度的主要因素不是空间距离，而是空间单元对于创新技术的接受能力和适应程度。对于非均质的扩散空间，技术创新会根据综合质量的等级大小在空间上呈现蛙跳式扩散，表现出“等级效应”。第三类是位移扩散模式，表现为技术扩散接受者随时间产生非均衡的位移，在空间上表现出“跳跃性”[3-5]。总体而言，传统的技术扩散理论强调距离、技术接收方与扩散源的技术经济差距、通道等因素对技术扩散及产业发展的影响[6]。

1.2 中国非常规天然气产业发展的实践特征

在非常规天然气产业领域，技术扩散的模式与扩展扩散、等级扩散等传统扩散模式有显著差异，表现出强烈的地质约束性。技术扩散目标区与扩散源的地质条件相似程度决定了技术扩散的有效性以及能够在多大程度上促进扩散目标区的产业发展。

中国非常规天然气领域发展最早的是煤层气。根据国际能源署(IEA)公布的数据，煤层气资源量世界前五位分别是俄罗斯、加拿大、中国、美国、澳大利亚。美国20世纪90年代后期已实现煤层气的产业化开发，积累了全世界最先进的煤层气勘探开发技术，是煤层气产业最大的技术扩散源[7]。由于在前期的探索和研发过程中，美国政府和企业都投入了大量的资金，很希望进行技术和产品输出，以收回投资。因此，技术扩散的通道是畅通的。21世纪初，中国政府积极推动煤层气开发，众多的外资企业携带国外的先进技术，加入到中国煤层气开发的大潮中，2000～2006年5月，有16家外资企业与中方签署合作开发煤层气的合同，具体包括萨摩亚美中能源公司(美国)、美国康菲公司、美国远东能源集团、格瑞克集团等知名企业。这些公司涉及的区域包括山西的保德、临兴、寿阳、马必、晋城，宁夏永利，贵州保田青山等多个煤层气区块。这种广泛的合作交流，极大弱化了空间距离对技术扩散的影响，保证了扩散通道的充分顺畅，有利于新技术的扩散。

由于中美两国地质差异显著，许多技术应用在中国的矿区出现水土不服，工程效果欠佳[8]。美国作为技术扩散源，无法有效推动中国的煤层气产业发展。经过十几年的努力，中国的煤层气产业仍处于培育阶段。根据国家能源局的统计数据，2015年全国煤层气地面开发的产量为44.25×108m3，仅完成“十二五”规划目标的28%。而资源量比中国小的美国，在1998年煤层气产量就已达到324×108m3，2001～2010年，平均年产量达到495.6×108m3。从国际范围来看，由于地质因素对技术扩散的约束，作为扩散源区的美国的煤层气开发先进技术，很多都无法有效应用到中国。

从国内来看，由于技术扩散的地质约束，中国煤层气产来发展状况呈现明显的区域分化和产能集中，且难以通过区域间的技术交流来实现平衡发展。沁水盆地南部是中国煤层气产业发展最快的地区，积累了系统成熟的煤层气开发技术体系。但这些技术却难以扩散到其他矿区，推动其他地区的煤层气产业发展。2012年，晋煤集团煤层气矿权面积仅占山西省登记矿权面积的0.32%，但煤层气地面抽采量达到14.15×108m3，占全国地面抽采总量的55%以上。2014年，晋煤集团实现地面煤层气抽采量14.3×108m3，占全国总量的38.74%。不管是距离沁水盆地较近的河南地区，还是较远的贵州地区，都因地质条件的差异，而难以有效利用沁水地区的成熟技术。以煤层气多分支水平井为例，国内在沁水盆地南部的樊庄、潘庄等煤层气区块首先取得成功，单井日产量达到6000～40000m3，有力推动了上述区块的煤层气产业发展。在贵州的保田-青山区块，河南的义马区块等多个煤层气矿区施工的多分支水平井却因为煤体结构差，构造复杂等地质因素，最终以失败告终[9]。

1.3 非常规天然气产业的技术扩散模式

1.3.1 技术扩散影响因子-地质相似性

非常规天然气产业技术扩散最重要的特征是受到地质条件约束。创新技术从扩散源扩散到学习区，并实现广泛应用的前提是二者具有一定程度地质条件相似性，即要求有较高的S值。地质相似性(S)是影响非常规天然气产业技术扩散的关键因素。S值的确定，主要由地质技术人员根据构造、储层研究及创新技术的本身特征，确定影响技术应用成败的主控地质因素，并赋以相应的权重，来实现定量化分析，见式(1)。不同的创新技术，确定S值的主控地质参数不尽相同。S值越高，表示扩散源区与学习区地质条件越相似，技术扩散越容易成功，该项技术越能促进学习区的产业发展。

(1)

式中：S为地质相似性系数，表示学习区与扩散源的地质条件相似程度；A为判断地质条件相似性的主要地质参数(学习区)；A″为判断地质条件相似性的主要地质参数(扩散源)；α为各个因素所赋与的权重，α1+α2+…αn=1。

1.3.2 地质条件约束下的技术扩散模式

如图1(a)所示，假设一定区域内存在A、B、C、D、E、F、G、H共8个非常规天然气矿区，在研究期内，仅A矿区取得重大技术突破，是唯一的技术扩散源，产业发展最快最成熟。B、D、G、H均处于产业培育期，技术水平较弱。C、E、F矿区均处于产业发展的成长期。同时假设：①技术扩散渠道畅通，各矿区政策、法律条件一致；②这里仅研究A作为扩散源的技术扩散，不考虑其他矿区之间的技术扩散；③D、C、G与A矿区的地质相似程度(S)较高，其他矿区与A矿区的地质差异显著；④各个矿区与A矿区的距离分别为：H>G>F>E=D>C>B。

如图1(b)所示，经过一定时间，A矿区的创新技术将有效扩散到与其地质条件相似度较高的D、C、G矿区，并有力促进了D、C、G矿区的非常规天然气产业发展。其他矿区由于与A矿区地质差异显著，S值偏低，技术创新无法有效扩散至这些区域。随着时间的推移，D、C、G矿区的非常规天然气产业迅速发展，从培育期发展至成长期然后进入成熟期。而B、E、F、H等与A矿区地质条件差异显著的矿区，由于不能有效吸收A矿区的技术创新，自身也没有与其地质条件相适应的技术创新，其产业发展步伐缓慢甚至停滞。

图1 基于地质相似性的技术扩散及产业发展特征

基于以上模型可以看出，在扩散通道畅通的条件下，地质相似性(S)决定了非常规产业中创新技术扩散的方向和强度，从而影响各个区域产业发展的进程。技术扩散不再体现“近邻效应”或者“等级效应”，而是体现出“地质效应”，即技术扩散的方向与有效性主要取决于储层地质的自然分布规律，地质相似性越高，越容易发生技术扩散。

1.4 技术扩散模式导致的产业发展特征

非常规天然气产业中技术扩散的“地质效应”表现为地质扩散受地质条件的强烈约束，一项创新技术能否有效扩散出去，主要取决于扩散目标区与扩散源区的地质条件相似程度(S)，地质相似性越强，越容易扩散，地质差异越显著，创新技术则无法扩散。在整个非常规天然气产业中，不管是在国际范围，还是在国内范围，率先取得技术突破，产业发展较快的区块，难以通过技术扩散，带动不同地质条件区块的产业发展，往往导致不同区块的生产效率差异明显，发展水平出现严重的区域分化，并导致产业总体规模难以壮大，而产能高度集中等异化现象，正如上述中国煤层气产业发展实际所反映出的特征。地质条件与技术扩散源区相似程度较高的区块，产业发展迅速，甚至可以后来居上，赶超发展较早的矿区，如图1中的D、G区块与F区块。而地质条件与技术扩散源区地质条件差异悬殊的矿区，如果没有取得自身的技术突破，则将始终处于落后状态，且差距越来越大，产业发展出现异化，导致发展停滞甚至夭折的情况，如图1中的B、H区块。如果B、E、F、H区块没有研究出与本地地质条件相适应的新技术，则整个产业的发展规模受到限制，产能将长期集中于A、D、C、G区块。

2 产业政策分析

目前中国的非常规天然气产业发展尚不成熟，整体上处于培育期，需要政府的有力扶持。非常规天然气产业的扶持政策主要包括财政补贴与税收优惠政策。为良好的实现政策目标，产业扶持政策的科学制定应该充分考虑非常规天然气产业技术扩散模式及其导致的产业发展特征。这里以中国页岩气产业的财政补贴政策为例进行重点分析。

2.1 页岩气财政补贴政策现状分析

2015年4月底，财政部联合国家能源局宣布，页岩气开发利用补贴标准将由原来的0.4元/m3，在2016～2018年逐步降至0.3元/m3，在2019～2020年再降至0.2元/m3。这一政策主要是基于认为页岩气开发在国内焦石坝等部分地区已取得成效，页岩气开发技术趋于成熟。但从非常规天然气产业的技术扩散模式及发展特征来考虑，该政策有待优化。重庆焦石坝无疑是目前中国页岩气开发最为成功的区域，由于非常规天然气产业技术扩散的地质约束性，中国页岩气开发地质条件的复杂性，焦石坝地区开发页岩气的整套技术，难以广泛有效地应用到其他页岩气矿区[11-13]。这一点从目前页岩气开发的工程实践中也可以得到证实。根据国土资源部公布的数据，截至2015年5月底，除了中石油、中石化主导的页岩气开采外，其余通过第二轮招标获得页岩气区块的十几个公司，均未公开申请产气补贴，也没有一家有实际产量。而在第一轮页岩气招标中中标的河南省煤层气公司与中国石油化工股份有限公司，由于中标区块地质条件复杂，开采难度大，投入高，产出少，均没有按合同承诺完成勘探开发任务，2014年11月遭到国土资源部的罚款和矿权面积核减。并且，受到罚款的“渝黔南川页岩气勘查区块”与取得成功开发的涪陵焦石坝页岩气区块均为中国石油化工集团公司所属，在同一个企业内，技术扩散的通道是完全畅通的，受距离影响较小，但由于地质条件的差异，开发效果相差巨大。同时，根据重庆市涪陵区政府的数据，2014年涪陵页岩气区块全年产气10.81×108m3，占全国总量的73.3%。2015年，全国页岩气总产量51×108m3，中石化涪陵区块产量为35×108m3，占全国总产量68.6%。由此可见，目前全国其他大部分地区的页岩气产业规模仍然十分微小，发展水平与焦石坝地区相差甚远。

显然，中国的页岩气产业只是在某些矿区取得点的突破，且由于创新技术扩散的地质约束，许多矿区的地质条件相差较大，开发新技术难以有效推广到其他矿区，虽然焦石坝、四川长宁等少数区域的页岩气产业发展迅速，然而国内其他矿区却依然发展缓慢。就整个国家而言，产业总体规模较小，而产能高度集中，产业发展水平区域分化严重，从这一方面体现了非常规天然气产业技术扩散的独特模式及其导致的产业发展特征，而当前的页岩气生产补贴政策并没有考虑到这一点。这种“一刀切”式的降低补贴标准，将严重打击落后区域页岩气开发商的积极性，不利于整个产业的快速发展壮大。

2.2 基于技术扩散模式的扶持政策

结合非常规天然气产业技术扩散模式及其对产业发展的影响，应根据各个矿区的发展状况，制定“分类扶持，动态调整”的政策，有效地推动不同区块的页岩气开发。以页岩气开发的财政补贴政策为例，首先应根据全国的基础地质调查以及试验开发的效果，对全国的页岩气开发有利区块进行分类，并且根据各个区域的开发进展，进行分类的动态调整。对于不同类别的开发区域，制定不同级别的优惠政策，见表1。同时，每隔3～5年，根据发展状况调整类别。比如重庆涪陵地区的页岩气开发，在2014年以前，产量较小，技术尚不成熟，应属于三类区域，享受较高的财政补贴。但到2015年以后，该区域的产业发展已进入快速成长期，与当地地质条件相适应的开发技术较为成熟，应该调整为一类，享受较低的财政补贴，而与此同时，贵州的岑巩页岩气开发区、湖南的龙山页岩气开发区块等众多细分区域，依然处于地质研究、技术探索阶段，产业发展处于培育期，应该划为三类，继续享受较高的财政扶持，以提高开发商的积极性，加快整个页岩气产业的发展步伐。

表1 页岩气开发分类补贴政策

备注：准确补贴值，可根据经济、技术指标具体调整。

3 结 论

1)非常规天然气产业领域，技术扩散受地质条件严重约束。地质条件相似性(S)越高的地区之间，创新技术越容易有效扩散。地质相似性差的区域难以学习利用扩散源区的创新技术来推动产业发展。创新技术扩散呈现典型的“地质效应”。

2)由于技术扩散的“地质效应”，非常规天然气产业的发展水平在不同地质条件的区域差距显著。由于地质条件的差异，产业发展较快的地区难以有效带动落后地区的发展，而落后地区又没有与其地质条件相适应的新技术出现时，发展水平的差距往往会呈现出越来越大的趋势，产业发展出现区域分化，而总体规模受到限制，产能高度集中。

3)针对非常规天然气产业技术扩散模式及产业发展特征，“分类扶持，动态调整”的政策思路，更能促进中国非常规天然气产业的总体发展。

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Analysis of technology diffusion pattern in unconventional natural gas industry and its policy in China

LUO Kai-yan1，2

(1.Guizhou Research Center of Shale Gas and CBM Engineering Technology，Guiyang 550008，China； 2.Laboratory of Coal Mine Exploration of Guizhou Province，Guiyang 550008，China)

Based on the analysis of traditional technology diffusion patterns and the development characteristics of china coalbed methane industry，geological effect of technology diffusion in unconventional natural gas industry is concluded which shows effective technology diffusion can happen on condition that the geological conditions of study region must be similar to the region of technology diffusion source.Meanwhile，the distinctive technology diffusion pattern constrained by geological conditions usually leads to unreasonable phenomenon such as regional industry polarizes slow expansion of industrial scale and production concentration.Finally，the policy of “classification support，dynamic turning” is proposed on the basis of characteristics on technology diffusion and the development of unconventional natural gas industry in China.

unconventional natural gas；technology diffusion；geological effect；regional industry polarizes

2016-02-01

F407.22；P618.13

A

1004-4051(2016)11-055-05